Skripsi ini membahas pengaruh variasi ukuran tabung udara terhadap unjuk kerja pompa hidram yang tidak memerlukan energi luar sebagai penggerak utama. Melalui eksperimen dan analisis, penelitian ini bertujuan untuk memahami bagaimana peristiwa palu air dan ukuran tabung udara mempengaruhi tekanan dan efisiensi pompa tersebut. Penelitian ini menyimpulkan pentingnya ukuran tabung udara dalam mencapai aliran kontinyu dan efisiensi operasional pompa hidram.

1. SKRIPSI
PENGARUH VARIASI UKURAN TABUNG UDARA
TERHADAP UNJUK KERJA SEBUAH POMPA HIDRAM
No. Soal : TKM 4403T / I . 2010 / 2011 / Hmw / 10 / 04 / 19.04 / 2010
Disusun Oleh :
Ahmad Nur Arianta
06/193663/TK/31559
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2010
i

2. DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ……………………………………………………… i
HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………………… ii
HALAMAN PERYATAAN ……………………………………………….. iii
NASKAH SOAL TUGAS AKHIR ………………………………………… iv
HALAMAN PERSEMBAHAN……………………………………………. v
INTISARI …………………………………………………………………. vi
KATA PENGANTAR …………………………………………………….. vii
DAFTAR ISI ……………………………………………………………… viii
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………………… xi
DAFTAR TABEL …………………………………………………………. xiii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ……………………………………………….................. 1
1.2 Rumusan Masalah ……………………………………………………..... 4
1.3 Asumsi dan Batasan Masalah …………………………………………… 5
1.4 Tujuan Penelitian ….………………………………………….................. 5
1.5 Manfaat Penelitian …………………………………………………......... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 7
BAB III LANDASAN TEORI ...................................................................... 15
3.1 Sejarah Pompa Hidram ............................................................................ 15
3.2 Komponen Utama Pompa Hidram dan Fungsinya ……………….......... 16
3.3 Sistem Operasi Pompa Hidram ................................................................. 20
3.4 Persamaan Energi Pada Pompa Hidram………………………………… 24
ix

3. 3.3.1 Energi Yang Dibangkitkan Pada Pompa Hidram ......................... 24
3.3.2 Peningkatan Tekana Pada Pompa Hidram
Akibat Peristiwa Palu Air ............................................................. 28
3.3.3 Efisiensi Pompa Hidram ................................................................ 30
BAB IV METODOLOGI PENELITIAN ................................................. 32
4.1. Alat dan Bahan ......................................................................................... 32
4.2 Penentuan Head ........................................................................................ 33
4.2.1 Penentuan head masuk ............................................................... 33
4.2.2 Penentuan head keluar ................................................................ 33
4.3. Penentuan Diameter Pipa ........................................................................ 34
4.2.1 Penentuan diameter pipa masuk (D ............................................ 34
4.4. Penentuan Panjang Pipa ........................................................................... 35
4.3.1 Penentuan panjang pipa masuk (L) ............................................ 35
4.5. Penentuan Bahan Pipa ............................................................................. 35
4.4.1 Penentuan bahan pipa masuk ..................................................... 35
4.4.2 Penentuan bahan pipa keluar ...................................................... 35
4.6. Pembuatan Tabung Udara ........................................................................ 36
4.7. Rancangan Penelitian ............................................................................... 38
4.8. Variabel Yang Diamati ............................................................................ 41
4.9. Langkah Penelitian ................................................................................... 41
4.9.1 Persiapan .................................................................................... 41
4.9.2 Simulasi Percobaan .................................................................... 41
4.9.3 Pelaksanaan Pengujian ............................................................... 41
BAB V PEMBAHASAN .......................................................................... 44
5.1 Proses Pengambilan Data ......................................................................... 44
5.2 Hasil Pengamatan ..................................................................................... 45
5.3 Pengaruh Variasi Ukuran Tabung Udara Terhadap Unjuk Kerja
Sebuah Pompa Hidram ............................................................................. 52
x

4. BAB VI PENUTUP ....................................................................................... 56
6.1 Kesimpulan .............................................................................................. 56
6.2 Saran ..................................................................................................... 56
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 58
LAMPIRAN ................................................................................................... 59
xi

5. DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Perbandingan Tinggi Tekanan Input dan Tekanan Output .. 7
Gambar 2.2. Korelasi Antara Debit Input dan Debit Output
Pompa Hidram .................................................................... 8
Gambar 2.3. Analysis of Variance (Balanced of Design ......................... 10
Gambar 2.4. Surface Plot Untuk Efisiensi ............................................... 10
Gambar 2.5. Instalasi Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara…………… . 11
Gambar 2.6. Instalasi Pompa Hidram Dengan Tabung Udara ................. 12
Gambar 2.7. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penghantar...................... .. 12
Gambar 2.8. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penyalur............................ 12
Gambar 2.9. Perbandingan Efisiensi Pompa Hidram Hasil Pengujian .... 13
Gambar 3.1. Contoh Desain Katup Limbah .............................................. 17
Gambar 3.2 Bagian – Bagian Katup Limbah .......................................... 18
Gambar 3.3. Perubahan Kecepatan Terhadap Waktu Pada Pipa Masuk .. 21
Gambar 3.4. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi A ............................... 21
Gambar 3.5. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi B................................ 22
Gambar 3.6 Skema Pompa Hidram Pada Kondisi C ............................... 23
Gambar 3.7. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi D .............................. 24
Gambar 3.8. Skema Instalasi Pompa Hidram………………………… .... 25
Gambar 4.1. Pipa PVC ............................................................................... 36
Gambar 4.2. Tabung Udara Pompa Hidram .............................................. 36
Gambar 4.3. Variasi Ukuran Tabung Udara.............................................. 37
Gambar 4.4. Skema Penelitian Pompa Hidram Dengan Tabung Udara .... 39
Gambar 4.5. Skema Penelitian Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara ...... 40
Gambar 5.1. Grafik Hubungan Antara Debit Hasil dan Head Output
Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara...................... 49
Gambar 5.2. Grafik Hubungan Antara Debit Limbah dan Head Output
Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara...................... 50
xii

6. Gambar 5.3. Grafik Hubungan Antara Jumlah Ketukan dan Head Output
Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara...................... 51
Gambar 5.4. Grafik Hubungan Antara Volume Tabung Udara dengan
Head Output Pompa Hidram ................................................ 52
Gambar 5.5. Grafik Hubungan Antara Volume Tabung Udara dengan
Efisiensi Pompa Hidram ....................................................... 53
Gambar 5.19. Grafik Hubungan Antara Volume Tabung Udara dengan
Jumlah Ketukan Katup Limbah ............................................ 54
xiii

7. DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Korelasi Parameter Input, Output, dan Koefisien ......................... 9
Tabel 4.1. Besar Head Keluar (h) Berdasar Head Masuk (H) dan
Panjang Pipa Masuk (L) ............................................................... 33
Tabel 4.2. Tabel Hubungan Panjang Pipa Masuk (L) dan
Diameter Pipa Masuk ................................................................... 34
Tabel 5.1. Hasil Pengamatan Pengujian I ....................................................... 46
Tabel 5.2. Hasil Pengamatan Pengujian II ...................................................... 52
Tabel 5.3. Hasil Pengamatan Pengujian III ..................................................... 57
Tabel 5.4. Hasil Pengamatan Pengujian IV .................................................... 62
Tabel 5.5. Tabel Pengaruh Volume Tabung Udara Terhadap
Unjuk Kerja Pompa Hidram.......................................................... 67
xiv

8. DAFTAR NOTASI
a = percepatan fluida yang mengalir, m/s2
A = luas penampang pipa masuk, m2
Awaste = luas penampang lubang katup limbah, m2
c = kecepatan gelombang suara dalam fluida, m/s
D = diameter pipa masuk, m
E = energi hidram, Joule
EV = modulus bulk, untuk air = 2,07 x 10 9 , N/m²
ELosses = rugi-rugi energi, joule
EK = energi kinetik aliran air dalam pipa masuk, joule
f = faktor gesekan bahan pipa
F = gaya fluida yang mengalir, N
g = percepatan gravitasi (9,81 m/s2)
HL = head losses, m
hLD = rugi-rugi head pada pipa keluar, m
H = head supply, m
h = head output, m
K = faktor kontraksi
L = panjang pipa masuk, m
mV = massa katub limbah, kg
mw = massa tambahan katub limbah, gram
m = massa air yang mengalir dalam pipa, kg
N = jumlah ketukan katup limbah, ketukan/menit
p = tekanan statis fluida, N/m2
p0 = tekanan pada titik 0, N/m2
p1 = tekanan inlet, N/m2
xv

9. p3 = tekanan pada titik 3, N/m2
p drive = tekanan pada pipa masuk, Bar
p tu = tekanan pada tabung udara, Bar
p tt = tekanan pada saluran keluar tanpa tabung udara, Bar
po = tekanan pada pipa keluar, Bar
pW = tekanan air pada dasar katub (N/m2)
pO = tekanan atmosfer (N/m2)
Qwaste = debit air yang keluar melalui katup limbah, m3/s
Q = debit limbah, m3/s
Qo = debit bebas m3/s
q = debit hasil, m3/s
S = panjang langkah katup limbah, mm
t = waktu penutupan katup limbah, s
Vtu1 = volume tabung udara 1, m3
Vtu2 = volume tabung udara 2, m3
Vtu3 = volume tabung udara 3, m3
vD = kecepatan air dalam pipa keluar, m/s
v = kecepatan aliran, m/s
v0 = kecepatan air pada titik 0, m/s
v1 = kecepatan air sebelum katup menutup, m/s
v2 = kecepatan air sesudah katup menutup, m/s
v3 = kecepatan air pada titik 3, m/s
Z0 = ketinggian titik 0 dari datum, m
Z3 = ketinggian titik 3 dari datum, m
γ = berat jenis air, kN/m3
ρ = massa jenis fluida, kg/m³
ηA = efisiensi hidram menurut D’Aubuisson (%)
ηR = efisiensi hidram menurut Rankine (%)
xvi

10. ∆Hp = kenaikan head tekanan, m
∆p = kenaikan tekanan akibat palu air, N/m2
xvii

11. BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang.
Air adalah sumber kehidupan bagi makhluk hidup. Dalam semua aspek
kehidupan, air merupakan komponen yang mutlak harus tersedia baik sebagai
komponen utama maupun sebagai komponen pendukung. Usaha pemenuhan
kebutuhan air dalam kehidupan sehari – hari dapat dilakukan dengan
memanfaatkan kondisi alam dan hukum dasar fisika ataupun dengan
memanfaatkan peralatan mekanis hasil karya manusia.
Masyarakat yang berdomisili pada daerah di bawah sumber air tidak perlu
bersusah payah menyediakan air untuk kehidupan mereka sehari – hari. Karena
sesuai dengan hukum fisika, air akan mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat
yang rendah. Jadi bagi mereka yang tinggal di daerah seperti itu, tinggal membuat
jalur – jalur perpipaan untuk mengalirkan air ke rumah – rumah mereka.
Sedangkan bagi masyarakat yang berada jauh dari sumber air atau berada pada
daerah yang lebih tinggi dari pada sumber air, dapat menggunakan peralatan
mekanis untuk membantu dalam penyediaan air. Pompa adalah peralatan mekanis
yang telah digunakan dari generasi ke generasi untuk membantu transport air dari
tempat yang rendah ke tempat yang lebih tinggi atau dari satu tempat ke tempat
lain dengan jarak tertentu.
Pompa adalah peralatan mekanis untuk mengubah energi mekanik dari
mesin penggerak pompa menjadi energi tekan fluida yang dapat membantu
memindahkan fluida ke tempat yang lebih tinggi elevasinya. Selain itu, pompa
juga dapat digunakan untuk memindahkan fluida ke tempat dengan tekanan yang
lebih tinggi atau memindahkan fluida ke tempat lain dengan jarak tertentu. Pompa
dapat diklasifikasikan dalam dua macam, yaitu:
1

12. 2
1. Pompa Perpindahan Positif (Positive Displacement Pump)
Pada pompa perpindahan positif energi ditambahkan ke dalam
fluida kerja secara periodik oleh suatu daya yang dikenakan pada satu
atau lebih batas (boundary) sistem yang dapat bergerak. Pompa
perpindahan positif dapat dibagi menjadi :
a. Pompa Torak (Reciprocating Pump)
b. Pompa Putar (Rotary Pump)
c. Pompa Diafragma (Diaphragm Pump)
2. Pompa Dinamik (Dynamic Pump)
Pada pompa dinamik proses penambahan energi ke dalam
fluida kerja dilakukan secara kontinyu untuk menaikkan kecepatan
fluida di sisi isap. Kemudian dilakukan penurunan kecepatan fluida
dibagian sisi keluar pompa untuk mendapatkan energi tekan. Pompa
dinamik dapat dibagi menjadi :
a. Pompa Sentrifugal (Centrifugal Pump)
• Pompa aliran radial (radial flow)
• Pompa aliran aksial (axial flow)
• Pompa aliran campuran (mixed flow)
b. Pompa Jenis Khusus (Special Pump)
• Jet Pump
• Pompa Gas Lift (Gas Lift Pump)
• Pompa Hydraulic Ram (Hidram)
Penggunaan pompa untuk pemenuhan kebutuhan air memang sebuah
solusi tepat dan telah terbukti sukses digunakan dari generasi ke generasi. Namun
jika dicermati lebih mendalam, ternyata masih ada kendala yang dihadapi ketika
dihadapkan pada kebutuhan energi sebagai sumber tenaga penggerak utama
(prime mover) pompa. Pada umunya, penggerak utama pompa yang digunakan
adalah motor listrik yang memerlukan konsumsi energi listrik sebagai tenaga
penggerak. Masalahnya, tidak semua daerah telah mendapatkan aliran listrik,
masih banyak daerah yang belum dapat menikmati listrik dalam kesehariannya.

13. 3
Sementara itu, jika kebutuhan energi untuk penggerak utama dipenuhi dengan
menggunakan mesin diesel, akan dihadapkan pada masalah finansial dan daya beli
masyarakat yang masih rendah.
Untuk menyelesaikan problem tersebut dapat digunakan pompa yang tidak
memerlukan energi luar sebagai sumber tenaga penggerak utama. Pompa
Hydraulic Ram (Hidram) adalah sebuah pompa yang tidak memerlukan energi
luar sebagai sumber tenaga penggerak utama. Selain tidak memerlukan energi luar
sebagai sumber tenaga penggerak utama, pompa hidram juga memiliki kelebihan
lain, yaitu:
• Konstruksinya sederhana
• Tidak memerlukan pelumasan
• Dapat bekerja kontinyu selama 24 jam tanpa berhenti
• Efisiensi tinggi dan tidak menimbulkan kebisingan
• Pengoperasiannya mudah
• Biaya pembuatan dan perawatan murah
Pompa hidram tersusun atas beberapa bagian, yaitu:
1. Bagian Utama
• Badan hidram
• Katup limbah (waste valve)
• Tabung Udara
2. Bagian Pelengkap
• Bak pembagi (source tank)
• Pipa masuk (drive pipe)
• Pipa penghantar (delivery pipe)
• Bak penampung (storage tank)

14. 4
Pompa hidram bekerja berdasar prinsip palu air. Ketika air dihentikan
secara tiba-tiba, maka perubahan momentum massa fluida tersebt akan
meningkatkan tekanan secara tiba – tiba pula. Peningkatan tekanan fluida ini
digunakan untuk mengangkat sebagian fluida tersebut ke tempat yang lebih tinggi
(Suarda dan Wirawan, 2008). Selama ini sudah banyak dilakukan penelitian
mengenai efisiensi sebuah pompa hidram, akan tetapi penelitian – penelitian
tersebut belum membahas mengenai peningkatan tekanan pada pompa hidram
akibat adanya proses palu air. Selain itu, diperlukan juga penelitian tentang
pengaruh penggunaan tabung udara dalam konstruksi pompa hidram yang secara
teoritis dimaksudkan untuk mendapatkan aliran yang kontinyu dan untuk
mengurangi konsumsi daya. Dalam penelitian ini, penulis ingin melakukan
penelitian mengenai perubahan tekanan akibat peristiwa palu air pada pompa
hidram tanpa dilengkapi tabung udara dan pompa hidram yang dilengkapi tabung
udara dengan variasi volume tabung udara.
1.2. Rumusan Masalah.
Pompa hidram adalah sebuah pompa yang tidak memerlukan energi luar
sebagai tenaga penggerak utamanya. Untuk menaikkan fluida kerja dari suatu
tempat ke tempat lain dengan elevasi yang lebih tinggi, pompa hidram
memanfaatkan energi dari air itu sendiri. Fluida kerja yang masuk ke dalam badan
hidram dengan energi kinetik tertentu dihentikan secara tiba-tiba, akibatnya,
energi kinetik tersebut akan berubah bentuk menjadi energi tekanan dinamis yang
akan mengangkat sebagian fluida kerja ke tempat yang lebih tinggi. Besarnya
perubahan tekanan yang diakibatkan peristiwa palu air tergantung pada energi
kinetik yang dibawa oleh aliran dan konstruksi katup limbah. Karena pompa
hidram bekerja menggunakan prinsip palu air, fluida kerja pada sisi outlet akan
mengalir secara berdenyut. Dalam perancangan sebuah pompa hidram, aliran
berdenyut dapat dihindari dengan cara menambahkan tabung udara. Sampai saat
ini, penelitian mengenai efek variasi ukuran tabung udara terhadap unjuk kerja

15. 5
pompa hidram belum diketahui secara pasti. Oleh karena itu perlu dilakukan
penelitian lebih lanjut untuk lebih menegaskan pengaruh variasi ukuran tabung
udara terhadap unjuk kerja pompa hidram.
1.3. Asumsi dan Batasan Masalah.
Dalam penelitian kali ini, fluida kerja yang digunakan berupa air. Air
dipompa terlebih dahulu menuju tangki reservoir, kemudian dari tangki reservoir
baru dialirkan menuju pompa hidram. Variabel yang digunakan dalam penelitian
ini adalah penggunaan tabung udara. Pengukuran dilakukan untuk mengetahui
tekanan pada drive pipe, delivery pipe, dan tekanan pada tabung udara.
Pengukuran tekanan pada tabung udara saat pompa hidram beroperasi tanpa
tabung udara dilakukan pada Tee setelah air melewati katup penghantar. Selain
itu, dilakukan juga pengukuran untuk mengetahui debit air yang keluar dari katup
limbah dan debit air yang keluar dari delivery pipe, sebagai bahan untuk
mengetahui efisiensi pompa hidram.
1.4. Tujuan Penelitian.
Tujuan penelitian ini selain sebagai syarat untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan, juga bertujuan untuk :
1. Mengetahui pengaruh penggunaan tabung udara terhadap unjuk
kerja sebuah pompa hidram.
2. Mengetahui fungsi sebuah tabung udara pada pompa hidram
berdasarkan pada penelitian yang dilakukan.

16. 6
1.5. Manfaat Penelitian.
Penggunaan pompa hidram akhir – akhir ini kurang mendapat perhatian
dari masyarakat. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah satu jalan dalam
usaha mensosialisasikan teknologi pompa hidram sebagai solusi pemenuhan
kebutuhan air bersih bagi masyarakat. Selain itu, penelitian ini juga bermanfaat
untuk memberikan referensi bagi pembuat pompa hidram agar dapat membuat
pompa hidram dengan perhitungan konstruksi lebih baik.

17. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Hidraulik ram merupakan suatu alat yang digunakan untuk menaikkan air
dari tempat rendah ke tempat yang lebih tinggi secara automatik dengan energi
yang berasal dari air itu sendiri (Hanafie dan De Longh, 1979). Beragam
penelitian pernah dilakukan untuk mungkaji performansi dari pompa ini. Pada
tahun 2008, S. Imam Wahyudi dan Fauzi Fachrudin melakukan penelitian untuk
mencari korelasi tekanan dan debit air pompa hidram. Berdasarkan pengujian
yang dilakukan, didapatkan sebuah korelasi antara tekanan input dan tekanan
output pompa hidram. Hasil yang didapatkan untuk korelasi tekanan input dan
output di sajikan pada diagram di bawah ini.
Gambar 2.1. Perbandingan tinggi tekanan input dan tekanan output.
(Wahyudi dan Fachrudin, 2008)
Dari diagram yang disajikan di atas, didapatkan rata-rata tinggi tekanan
output adalah 7 kali tinggi tekanan input pompa hidram. Pengujian berikutnya
dilakukan untuk mendapatkan korelasi antara debit input dan output pompa
7

18. 8
hidram. Berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan yang dilakukan, korelasi
antara debit input dan output pompa hidram di sajikan pada diagram di bawah ini.
Gambar 2.2. Korelasi antara debit input dan debit output pompa hidram
(Wahyudi dan Fachrudin, 2008)
Berdasarkan atas analisis yang tertuang dalam gambar 2.2, di dapat bahwa
Qout 30% Qin. Ini artinya masih ada 70% air yang tidak bisa diangkat (Wahyudi
dan Fachrudin, 2008). Berdasarkan atas data empiris tekanan input, tekanan
output, debit input dan debit output dapat diturunkan suatu persamaan sebagai
berikut :
𝐻𝐻1
𝑄𝑄2 = 𝛼𝛼 𝑄𝑄
𝐻𝐻2 1
𝛼𝛼
dengan :
= koefisien
Q1 = Debit input (L/dtk)
Q2 = Debit output (L/dtk)
H1 = Head input (m)
H2 = Head output (m)

19. 9
Harga α didapatkan dengan cara melakukan analisa pada data hasil
pengujian yang telah dilakukan di beberapa tempat. Seperti yang tersaji pada tabel
di bawah ini.
Tabel 2.1. Korelasi parameter input, output dan koefisien.
H1(m) Q1(L/dtk) H2(m) Q2(L/dtk) α
2,55 3,50 25 1,05 2,94
Desa Kedung
3,10 3,86 25 1,16 2,42
Watang Bener
3,20 3,92 25 1,18 2,34
2,50 7,79 20 2,34 2,40
Kali Bening, 2,50 7,79 20 2,34 2,40
Payaman 3,50 4,10 25 1,23 2,14
3,50 4,10 15 1,23 1,29
Manyaran, Wonogiri 5,00 19,58 30 5,88 1,80
Desa Genting, Jambu 4,50 10,45 25 3,14 1,67
Eksperimen 1 2,00 3,10 10,5 0,93 1,58
Rata – rata nilai α 2,10
(Sumber : Wahyudi dan Fachrudin, 2008)
Tabel 2.1 di atas menunjukkan hasil analisa dari data hasil pengujian untuk
kemudian didapatkan hasil rata-rata nilai α. Dari hasil analisa yang dilakukan
diperoleh nilai α = 2,10 , sehingga persamaan korelasi debit dan tekanan input –
𝐻𝐻1
𝑄𝑄2 = 2,10 𝑄𝑄
output pompa hidram menjadi :
𝐻𝐻2 1
Penelitian lain yang pernah dilakukan oleh Gan Shu San dan Gunawan
Santoso mencoba untuk meneliti karakteristik volume tabung udara dan beban
katup limbah terhadap efisiensi pompa hidram. Penelitian yang dilakukan pada
tahun 2002 ini menggunakan variasi tabung udara dengan volume 800, 1050,

20. 10
1300, 1950, dan 2200 mili liter. Sedangkan untuk variasi beban katup limbah
menggunakan pemberat dengan nilai yang lebih variatif, yakni 200, 400, 600, 800,
1000, 1200, 1400, dan 1600 gram. Percobaan dan pengambilan data dilakukan
sebanyak 3 kali untuk setiap variasi volume tabung – beban katup limbah, dengan
selang waktu 3 menit.
Setelah dilakukan pengambilan data dan rekapitulasi data, maka dilakukan
analisa statistik untuk mengetahui apakah variabel yang digunakan berpengaruh
terhadap output yang diharapkan, dalam hal ini efisiensi pompa hidram dengan
rumus D’Aubussion. Hasil pengolahan data yang dilakukan disajikan sebagai
berikut.
Gambar 2.3. Analysis of variance (Balanced of design)
(Gan Shu San dan Gunawan Santoso, 2002)
Gambar 2.3 menunjukkan pengolahan data menggunakan minitab 11.12.
Seperti yang telah disebutkan di atas, analisa statistik dengan Balance Annova di
atas dilakukan untuk mengetahui pengaruh faktor A (faktor beban katup limbah)
dan faktor B (volume tabung udara) terhadap respon output yang berupa efisiensi
D’Aubussion.
Gambar 2.4. Surface Plot Untuk Efisiensi.
(Gan Shu San dan Gunawan Santoso, 2002)

21. 11
Dari hasil analisa menggunakan anova, diketahui bahwa faktor A dan
faktor B mempengaruhi efisiensi sebuah pompa hidram, baik sebagai main effect
maupun sebagai interaction effect. Untuk mengetahui tingkat variabilitas dari
kedua faktor tersebut, dapat dilakukan perhitungan koefisien determinasi (R2).
SSmodel = SSA + SSB + SSC = 13710.14 + 20.86 +111.76 =13842.76
R2 = SSmodel / SSt = 0.9951 = 99.51%
Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa kedua faktor di atas 99.51 % menjelaskan
variabilitas efisiensi D’Aubussion dari pompa hidram.
Pada penelitian yang lain, Made Suarda dan IKG Wirawan mencoba untuk
melakukan kajian eksperimental tabung udara pada head tekanan pompa hidram
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008). Penelitian tersebut bertujuan untuk
mengetahui besarnya kenaikan head keluar pompa hidram akibat fenomena palu
air. Variasi dalam penelitian kali ini adalah penggunaan tabung udara pada
percobaan pertama dan tanpa dilengkapi tabung udara pada percobaan berikutnya.
Variabel – variabel yang di amati dalam penelitian kali ini adalah
perubahan tekanan yang terjadi pada drive pipe (Pd), pada tabung udara (Pt),
tekanan pada katup buang setelah katup buang tanpa tabung udara(Ptt) , serta pada
badan pompa (Pb). Selain itu, diamati pula kapasitas air yang melalui katup
limbah dan pada bak penampungan. Pengukuran tekanan pada masing – masing
titik dilakukan dengan menggunakan pressure gauge, sedangkan pengukuran
kapasitas pada katup limbah dan pada bak penampungan menggunakan v-notch
weir. Pengambilan data dilakukan berulang-ulang sampai sebanyak 10 kali.
Gambar 2.5. Instalasi Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008)

22. 12
Gambar 2.6. Instalasi Pompa Hidram Dengan Menggunakan Tabung Udara
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008)
Hasil pengamatan yang dilakukan kemudian disajikan dalam bentuk
diagram seperti di bawah ini.
Gambar 2.7. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penghantar
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008)
Gambar 2.8. Grafik Head Tekanan Pada Pipa Penyalur
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008)

23. 13
Dari diagram di atas terlihat bahwa pada pipa penghantar, head tekanan
yang lebih besar terjadi ketika instalasi pompa hidram tanpa menggunakan tabung
udara, hal itu terjadi karena tidak ada udara yang terkompresi sebelum pipa
penyalur, tekanan yang melalui pipa penyalur lebih besar, sehingga untuk
memompa air sampai ke bak penampungan, katup limbah memompa lebih cepat.
Hal itu terbukti dengan banyaknya denyutan yang terjadi (Made Suarda dan IKG
Wirawan, 2008).
Sedangkan pada pipa penyalur berlaku sebaliknya, pada pompa hidram
dengan tabung udara, perubahan head tekanan akan menjadi lebih besar. Hal itu
terjadi karena adanya udara yang terkompresi dalam tabung udara yang
menyebabkan kecepatan fluida menjadi lebih stabil sehingga kerugian head akibat
kecepatan dan gesekan menjadi lebih kecil. Di samping itu, tabung udara juga
membantu menaikkan air ke dalam bak penampung secara lebih stabil dan dengan
debit yang lebih besar.
Berdasarkan hasil pengolahan data hasil pengujian, dibuatlah sebuah
grafik yang menunjukkan perbandingan efisiensi pompa hidram yang
menggunakan tabung udara dan tanpa menggunakan tabung udara, sebagai
berikut:
Gambar 2.9. Perbandingan Efisiensi Pompa Hidram Hasil Pengujian
(Made Suarda dan IKG Wirawan, 2008)

24. 14
Dari gambar 2.9 dapat terlihat bahwa pompa hidram dengan tabung udara
memiliki efisiensi yang lebih tinggi dari pada pompa hidram tanpa tabung udara.
Sesuai dengan hukum kontinuitas dimana debit berbanding lurus dengan
kecepatan fluida, pada pompa hidram dengan tabung udara, fluida yang mengalir
di dalam pipa penyalur mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dari pada saat
pompa hidram tanpa tabung udara. Karena kecepatan juga berbanding lurus
dengan perubahan head tekanan, sehingga pada instalasi pompa hidram dengan
tabung udara perubahan head tekanan menjadi lebih besar dari pada pompa
hidram tanpa tabung udara. Sesuai dengan rumus efisiensi pompa hidram dimana
nilai efisiensi pompa hidram berbanding lurus dengan besarnya head tekanan pada
pipa penyalur dan berbading lurus dengan besarnya debit pada pipa penyalur,
maka dapat di ketahui bahwa efisiensi pompa hidram dengan tabung udara jauh
lebih besar dari pada efisiensi pompa hidram tanpa tabung udara.

25. BAB III
DASAR TEORI
3.1. Sejarah Pompa Hidram
Pompa hidram pertama kali dibuat oleh John Whitehurst seorang peneliti
asal Inggris pada tahun 1772. Pompa hidram buatan Whitehurst masih berupa
hidram manual, di mana katup limbah masih digerakkan secara manual. Pompa ini
pertama kali digunakan untuk menaikkan air sampai ketinggian 4,9 meter (16
kaki). Pada tahun 1783, Whitehusrt memasang pompa sejenis ini di Irlandia untuk
keperluan air bersih sehari - hari.
Pompa hidram otomatis pertama kali dibuat oleh seorang ilmuwan Prancis
bernama Joseph Michel Montgolfier pada tahun 1796. Desain pompa buatan
Montgolfier sudah menggunakan 2 buah katup (waste valve dan delivery valve)
yang bergerak secara bergantian. Pompa ini kemudian digunakan untuk
menaikkan air untuk sebuah pabrik kertas di daerah Voiron. Satu tahun kemudian,
Matius Boulton, memperoleh hak paten atas pompa tersebut di Inggris.
Pada tahun 1820, melalui Easton’s Firma yang mengkhususkan usahanya
di bidang air dan sistem drainase, Josiah Easton mengembangkan hidram hingga
menjadi usaha ram terbaik dalam penyediaan air bersih untuk keperluan rumah
tangga, peternakan dan masyarakat desa. Pada tahun 1929, usaha Eastons ini
dibeli oleh Green and Carter, yang kemudian meneruskan manufaktur ram
tersebut.
Di Benua Amerika, hak paten hidram pertama kali di pegang oleh J.
Cernau dan SS Hallet, di New York. Pompa tersebut sebagian besar digunakan di
derah pertanian dan peternakan. Memasuki periode berikutnya, kepopuleran
hidram mulai berkurang, seiring berkembangnya pompa elektrik.
Di kawasan Asia, pompa hidram mulai dioperasikan di Taj Mahal, Agra,
India pada tahun 1900. Pompa hidram yang di pasang di daerah tersebut adalah
15

26. 16
Black’s Hydram yang dibuat oleh John Black Ltd., sebuah perusahaan asal
Inggris. Black’s Hydram digunakan untuk memompa air dengan debit 31,5 liter
per detik. Selain di Agra, Black’s Hydram juga dipasang di daerah Risalpur,
Pakistan, pada tahun 1925. Ditempat itu, Black’s Hydram berhasil memompa air
hingga ketinggian 18,3 m dengan debit mencapai 56,5 Liter/detik.
Pada akhir abad 20, penggunaan pompa hidram kembali digalakkan lagi,
karena kebutuhan pembangunan teknologi di negara – negara berkembang, dan
juga karena isu konservasi energi dalam mengembangkan perlindungan ozon.
Contoh pengembang pompa hidram yang baik adalah AID Foundation di Filipina.
Mereka mengembangkan pompa hidram untuk digunakan di desa – desa terpencil.
Oleh sebab itu mereka meraih Penghargaan Ashden.
3.2. Komponen Utama Pompa Hidram dan Fungsinya
Beberapa komponen utama sebuah pompa hidram dijelaskan pada uraian
di bawah ini:
1. Katup Limbah (Waste Valve)
Katup limbah merupakan salah satu komponen terpenting
pompa hidram, oleh sebab itu katup limbah harus dirancang dengan
baik sehingga berat dan gerakannya dapat disesuaikan. Katup limbah
sendiri berfungsi untuk mengubah energi kinetik fluida kerja yang
mengalir melalui pipa pemasukan menjadi energi tekanan dinamis
fluida yang akan menaikkan fluida kerja menuju tabung udara.
Beberapa desain katup limbah yang sering digunakan
diantaranya:

27. 17
Gambar 3.1. Contoh Desain Katup Limbah
(De Longh dan Hanafie, 1979)
Katup limbah dengan beban yang berat dan panjang langkah
yang cukup jauh memungkinkan fluida mengalir lebih cepat, sehingga
saat katup limbah menutup, akan terjadi lonjakan tekanan yang cukup
tinggi, yang dapat mengakibatkan fluida kerja terangkat menuju
tabung udara. Sedangkan katup limbah dengan beban ringan dan
panjang langka lebih pendek, memungkinkan terjadinya denyutan
yang lebih cepat sehingga debit air yang terangkat akan lebih besar
dengan lonjakan tekanan yang lebih kecil.
Adapun bagian – bagian sebuah katup limbah dapat dilihat dari
gambar dibawah ini:

28. 18
Gambar 3.2. Bagian – Bagian Katup Limbah.
(De Longh dan Hanafie, 1979)
Keterangan gambar :
1) Tangkai Katup
2) Mur Penjepit Atas
3) Karet Katup
4) Plat Katup
5) Mur Penjepit Bawah
2. Katup Penghantar (Delivery Valve)
Katup penghantar adalah sebuah katup satu arah yang berfungsi
untuk menghantarkan air dari badan hidram menuju tabung udara
untuk selanjutnya dinaikkan menuju tangki penampungan. Katup
penghantar harus dibuat satu arah agar air yang telah masuk ke dalam
tabung udara tidak dapat kembali lagi ke dalam badan hidram. Katup
penghantar harus mempunyai lubang yang besar sehingga
memungkinkan air yang dipompa memasuki ruang udara tanpa
hambatan pada aliran (Hanafie dan De Longh, 1979).

29. 19
3. Tabung Udara (Air Chamber)
Tabung udara harus dibuat dengan perhitungan yang tepat,
karena tabung udara digunakan untuk memampatkan udara di
dalamnya dan untuk menahan tekanan dari siklus ram. Selain itu,
dengan adanya tabung udara memungkinkan air melewati pipa
penghantar secara kontinyu. Jika tabung udara penuh terisi air, tabung
udara akan bergetar hebat, dapat menyebabkan tabung udara pecah.
Jika terjadi kasus demikian, ram harus segera dihentikan.
Pendapat dari beberapa ahli, untuk menghindari hal – hal di atas,
volume tabung udara harus dibuat sama dengan volume dari pipa
penghantar.
4. Katup Udara (Air Valve)
Udara dalam tabung udara, secara perlahan – lahan akan ikut
terbawa ke dalam pipa penghantar karena pengaruh turbulensi air.
Akibatnya, udara dalam pipa perlu diganti dengan udara baru melalui
katup udara.
Ukuran katup udara harus disesuaikan sehingga hanya
mengeluarkan semprotan air yang kecil setiap kali langkah kompresi.
Jika katup udara terlalu besar, udara yang masuk akan terlampau
banyak dan ram hanya akan memompa udara. Namun jika katup udara
kurang besar, udara yang masuk terlampau sedikit, ram akan bergetar
hebat, memungkinkan tabung udara pecah. Oleh karena itu, katup
udara harus memiliki ukuran yang tepat.
5. Pipa Masuk (Driven Pipe)
Pipa masuk adalah bagian yang sangat penting dari sebuah
pompa hidram. Dimensi pipa masuk harus diperhitungan dengan
cermat, karena sebuah pipa masuk harus dapat menahan tekanan
tinggi yang disebabkan oleh menutupnya katup limbah secara tiba –

30. 20
tiba. Untuk menentukan panjang sebuah pipa masuk, bisa digunakan
referensi yang telah tersedia seperti di bawah ini:
6H < L < 12H (Eropa dan Amerika Utara)
L = h + 0.3 (h/H) (Eytelwein)
L = 900 H/(N2*D) (Rusia)
L = 150 < L/D < 1000 (Calvert)
Dengan :
L = Panjang pipa masuk
H = Head supply
h = Head output
D = Diameter pipa masuk
N = Jumlah ketukan katup limbah per menit
Menurut beberapa penelitian yang telah dilakukan, referensi
perhitungan panjang pipa masuk oleh Calvert memberikan hasil yang
lebih baik.
3.3. Sistem Operasi Pompa Hidram
Berdasarkan posisi katup limbah dan variasi kecepatan fluida terhadap
waktu, sistem operasi sebuah pompa hidram dapat dibagi menjadi 4 periode,
seperti yang digambarkan pada diagram di bawah ini:

31. 21
Gambar 3.3. Perubahan Kecepatan Terhadap Waktu Pada Pipa Masuk
(Tefery Taye, 1998)
Penjelasan gambar 3.3 :
A. Katup limbah terbuka dan air mulai mengalir melalui pipa masuk,
memenuhi badan hidram dan keluar melalui katup limbah. Karena
pengaruh ketinggian supply tank, air yang mengalir tersebut
mengalami percepatan sampai kecepatannya mencapai vo. Posisi
delivery valve masih tertutup. Pada kondisi awal seperti ini, tidak ada
tekanan dalam tabung udara dan belum ada air yang keluar melalui
delivery pipe.
Gambar 3.4. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi A.
(Shuaibu N. Muhammad, 2007)

32. 22
B. Air telah memenuhi badan hidram, ketika tekanan air telah mencapai
nilai tertentu, katup limbah mulai menutup. Pada pompa hidram yang
baik, proses menutupnya katup limbah terjadi sangat cepat.
Gambar 3.5. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi B.
(Shuaibu N. Muhammad, 2007)
C. Katup limbah masih tertutup. Penutupan katup yang dengan tiba-tiba
tersebut menciptakan tekanan yang sangat besar dan melebihi tekanan
statis pipa masuk. Kemudian dengan cepat katup penghantar terbuka ,
sebagian air terpompa masuk ke tabung udara. Udara pada tabung
udara mulai mengembang untuk menyeimbangkan tekanan , dan
mendorong air keluar melalui delivery pipe.

33. 23
Gambar 3.6. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi C.
(Shuaibu N. Muhammad, 2007)
D. Katup penghantar tertutup. Tekanan di dekat katup penghantar masih
lebih besar dari pada tekanan statis pipa masuk, sehingga aliran
berbalik arah dari bodi hidram menuju supply tank. Peristiwa inilah
yang disebut dengan recoil. Recoil menyebabkan terjadinya
kevakuman pada bodi hidram, yang mengakibatkan masuknya
sejumlah udara dari luar masuk ke bodi hidram melalui katup
pernapasan (air valve). Tekanan di sisi bawah katup limbah juga
berkurang, dan juga karena berat katup limbah itu sendiri, maka katup
limbah kembali terbuka. Tekanan air pada pipa kembali ke tekanan
statis sebelum siklus berikutnya terjadi lagi.

34. 24
Gambar 3.7. Skema Pompa Hidram Pada Kondisi D.
(Shuaibu N. Muhammad, 2007)
3.4. Persamaan Energi Pada Pompa Hidram
3.4.1. Energi Yang Dibangkitkan Pada Pompa Hidram
Energi yang dibangkitkan (bisa juga disebut energi yang
dibutuhkan) pada pompa hidram berasal dari energi fluida itu sendiri. Air
yang mengalir melalui pipa masuk dari ketinggian H (ketinggian
permukaan air dalam supply tank), mengalami percepatan. Untuk lebih
jelasnya bisa dilihat dari gambar di bawah ini:

35. 25
(5)
(4)
Gambar 3.8. Skema Instalasi Pompa Hidram
Berdasarkan gambar di atas, dapat dituliskan persamaan Bernoulli
sebagai berikut:
2 2
p0 v0 p 3 v3
+ + Z0 − H L = + + Z3 (3.1)
ρg 2 g ρg 2 g
dengan :
p 0 = tekanan pada titik 0 yaitu tekanan atmosfer [= 0], N/m2
p3 = tekanan pada titik 3, N/m²
v0 = kecepatan aliran air pada titik 0 [= 0] karena debit
konstan, m/s
v3 = kecepatan aliran air pada titik 3 [= 0] karena aliran air
terhenti seiring menutupnya katub limbah, m/s
Z 0 = ketinggian titik 0 dari datum, m
Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.
Z3 = ketinggian titik 3 [= 0] karena diasumsikan segaris
datum, m
H L = head losses, m
ρ = massa jenis fluida, untuk air = 1000 , kg/m³

36. 26
g = percepatan gravitasi (= 9,81) , m/s2
Jika dimasukkan harga – harga yang telah ditentukan, maka
persamaan Bernoulli di atas menjadi:
p3
H − HL = (3.2)
ρg
Dengan HL atau Head Loss terdiri dari Major Head Loss dan
Minor Head Loss. Karena air mengalir dari supply tank yang memiliki
ketinggian tertentu, maka akan timbul gaya yang disebabkan percepatan
yang dialami air, yang besarnya sama dengan hasil kali massa fluida yang
mengalir dan percepatan yang dialami fluida (Hukum Newton). Seperti di
bawah ini:
F = ma (3.3)
dengan:
F = gaya fluida yang mengalir, N
m = massa fluida yang mengalir, kg
= m = ρA L
a = percepatan fluida yang mengalir, m/s²
dv
=
dt
ρ = massa jenis fluida, untuk air = 1000 , kg/m³
A = luas penampang pipa masuk, m²
L = panjang pipa masuk, m
Tekanan di titik 3 dapat dicari dengan cara membagi gaya pada
titik 3 (gaya akibat percepatan air) dengan luas penampang pipa masuk (A)
F dv
p3 = = ρL (3.4)
A dt

37. 27
Karena,
p3 L dv
= (3.5)
ρg g dt
Maka persamaan 3.2 dapat dituliskan sebagai berikut:
L dv
H − HL = (3.6)
g dt
Dengan HL adalah head losses pada pipa, yang besarnya ditentukan
dengan persamaan di bawah ini:
L v2  v2 
HL = f + ∑ K
 2g 
 (3.7)
D 2g  
dengan:
HL = head losses, m
f = faktor gesekan bahan pipa masuk
L = panjang pipa masuk, m
D = diameter pipa masuk, m
K = faktor kontraksi
Untuk menghitung besarnya energi yang dibangkitkan pada pompa
hidram, kita tinjau kondisi di masing – masing titik saat awal
pengoperasian pompa hidram, dimana pada kondisi demikian air yang
masuk ke badan hidran langsung keluar melalui katup limbah dengan
kecepatan tertentu (V3), dan tekanan di titik 3, p3, akan sama dengan
atmosfer (= 0) karena katup limbah dalam keadaan terbuka penuh.
Sehingga persamaan Bernoulli akan menjadi:

38. 28
2
v3
H − HL = (3.8)
2g
Kecepatan v3 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
kontinuitas, dimana harga debit (Q) bernilai konstan (kondisi awal semua
fluida yang masuk langsung keluar melalui katup limbah). Sehingga:
Q = v3 × A waste (3.9)
dengan:
Q = debit air yang keluar melalui katup limbah, m3/s
v3 = kecepatan air di titik 3 (yang melalui katup limbah), m/s
Awaste = luas penampang lubang katup limbah, m2
Setelah nilai v3 didapatkan, maka kita dapat menghitung energi
yang dibangkitkan hidram, dengan rumus:
1
E= 2
m v3 (3.10)
2
dengan:
E = energi hidram, J
m = massa fluida yang mengalir, kg
= massa fluida yang mengalir melalui pipa masuk
= LA ρ
v3 = kecepatan massa fluida yang mengalir, m/s
L = panjang pipa masuk, m
A = luas penampang pipa masuk, m²
ρ = massa jenis air (= 1000) , kg/m³
3.4.2. Peningkatan Tekanan Pada Pompa Hidram Akibat Peristiwa
Palu Air

39. 29
Prinsip kerja pompa hidram adalah membuat air yang mengalir
melalui pipa masuk berhenti secara tiba – tiba, yang akan mengakibatkan
terjadinya kenaikan head tekanan pada air. Besarnya kenaikan head
tekanan dapat dihitung dengan persamaan Joukowsky, seperti di bawah
ini:
c (v1 − v 2 )
∆H p = (3.11)
g
dengan:
ΔHp = kenaikan head tekanan, m
c = kecepatan gelombang suara dalam air, m/s
v1 = kecepatan air sebelum valve menutup, m/s
v2 = kecepatan air sesudah valve menutup, m/s
g = percepatan gravitasi, m/s2
Menurut David dan Edward, kecepatan gelombang suara di dalam
air didefinisikan dengan persamaan:
1
 Ev  2
c= 
 ρ 
  (3.12)
dengan :
Ev = Modulus bulk, yang menyatakan kompresibilitas dari suatu
fluida. Untuk air, Ev = 2,07 x 109 N/m2.
ρ = massa jenis fluida, untuk air = 1000 kg/m3
c = kecepatan gelombang suara, dari nilai di atas, cair = 1440
m/s
Untuk peningkatan tekanan akibat penutupan katup secara gradual,
dapat dihitung menggunakan:

40. 30
Lv
∆h =
gt (3.13)
dengan:
Δh = kenaikan tekanan akibat palu air, m
v = kecepatan aliran, m/s
L = panjang pipa, m
g = percepatan gravitasi, m/s2
t = waktu penutupan katup, s
3.4.3. Efisiensi Pompa Hidram.
Ada dua metode dalam perhitungan efisiensi hidram, yaitu :
Menurut D’ Aubuisson :
q h
ηA = (3.14)
(Q + q ) H
dengan :
η A = efisiensi hidram menurut D’Aubuisson
q = debit hasil, m3/s
Q = debit limbah, m3/s
h = head keluar, m
H = head masuk, m
Menurut Rankine :

41. 31
q (h − H )
ηR = (3.15)
(Q + q ). H
dengan :
η R = efisiensi hidram menurut Rankine
q = debit hasil, m3/s
Q = debit limbah, m3/s
h = head keluar, m
H = head masuk, m

42. BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Pompa air sentrifugal.
2. Tangki untuk water source.
3. 1 (satu) set pompa hidram
4. Ember untuk penampung waste water
Sedangkan alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Pressure Gauge.
Pressure gauge dalam penelitian kali ini digunakan untuk
mengukur tekanan pada sisi inlet pompa hidram dan tekanan pada
sisi keluar pompa hidram, sehingga akan didapatkan data mengenai
perubahan tekanan air pada pompa hidram yang diakibatkan proses
water hammer.
Untuk mengukur tekanan inlet pompa hidram, pressure gauge
diletakkan pada ujung pipa masuk (drive pipe), karena yang akan
diukur adalah tekanan air akibat adanya perbedaan ketinggian water
source tank dan badan hidram.
Sedangkan untuk mengukur tekanan pada sisi keluar hidram,
pressure gauge diletakkan pada sisi atas tabung udara, dan untuk
rangkaian hidram tanpa tabung udara, pressure gauge diletakkan
pada bagian setelah katup limbah, setelah air keluar dari tee.
32

43. 33
2. Gelas takar.
Bejana ukur digunakan untuk mengukur debit air yang keluar
melalui waste valve dan delivery pipe.
4.2. Penentuan Head
4.2.1 Penentuan Head Masuk (H)
Untuk penelitian ini, penentuan head masuk digunakan untuk
menentukan parameter – parameter yang lain (ukuran pipa masuk, dll.).
Pada awalnya diasumsikan head masuk 1 m, tetapi dalam pengujian di
lapangan harga ini berubah menjadi 1,5 m. Hal itu karena dalam pengujian
di lapangan, ada tambahan ketinggian permukaan air dalam tangki water
source 0,5 m. Dalam pengujian harga ini menjadi parameter yang
ditetapkan.
4.2.2 Penentuan Head Keluar (h)
Berdasarkan penelitian Dr. Jagdish Lal (1975), head keluar kita
asumsikan sebesar 6 m. Harga ini mengacu pada hasil penelitian beliau
yang menyatakan bahwa panjang pipa keluar atau head keluar
berhubungan dengan efisiensi, yang juga berarti berhubungan dengan
panjang pipa masuk dan head masuk. Agar efisiensi pompa hidram
menjadi maksimum, maka hubungan ketiga parameter diatas dapat dilihat
pada tabel dibawah ini:
Tabel 4.1. Besar head keluar (h) berdasarkan head masuk (H)
dan panjang pipa masuk (L)
H (m) 1 1,5 2 3 4
h (m) 6 12 15 23 30
L (m) 10 12 15 23 30
(Sumber : Jagdish Lal, 1975)

44. 34
4.3. Penentuan Diameter Pipa
4.3.1 Penentuan Diameter Pipa Masuk (D)
Setelah diketahui panjang pipa masuk, maka dari tabel di bawah ini
bisa kita tentukan diameter pipa masuk (drive pipe) yang akan kita
gunakan.
Tabel 4.2. Tabel hubungan panjang pipa masuk (L)
dan diameter pipa masuk (D)
Diameter (Error! Panjang pipa masuk L (m)
Bookmark not defined.
10 −3 m) Minimum Maksimum
13 2 13
20 3 20
25 4 25
30 4.5 30
40 6 40
50 7.5 50
80 12 80
100 15 100
(Sumber : US AID, 1982)
Setelah mendapatkan harga dari tabel 4.1, kemudian kita cek harga
tersebut menggunakan metode Calvert, dimana :
L
150 < < 1000
D
dengan memasukkan L = 10 m dan D = 3,175 x 10-2 m pada persamaan di
atas maka didapatkan L/D = 314,96. Nilai tersebut memenuhi persamaan
dari metode Calvert di atas. Nilai tersebut juga sesuai jika dicek pada tabel

45. 35
4.2. Jadi asumsi kita menggunakan pipa dengan diameter 1.25 in dengan
panjang 10 m adalah benar.
4.4. Penentuan Panjang Pipa
4.4.1 Penentuan Panjang Pipa Masuk (L)
Panjang pipa masuk kita tentukan sesuai tabel 4.1 yaitu 10 m. Pada
tabel ini ditunjukkan agar efisiensi yang diperoleh maksimum, dengan
asumsi besar head masuk yang telah kita tentukan 1 m dan besar head
keluar 6 m, maka panjang pipa masuk yang diambil adalah 10 m. Juga
dengan perhitungan pada bagian 4.3.1 di atas ternyata panjang pipa masuk
10 m dengan diameter 1.25 in telah memenuhi persamaan metode Calvert.
4.5. Penentuan Bahan Pipa
4.5.1 Penentuan Bahan Pipa Masuk
Bahan pipa masuk yang digunakan pada pengujian ini adalah pipa
air PVC merk Wavin seri D dengan diameter yang telah kita tentukan di
atas yaitu 1.25 in dan panjang 10 m. Pipa ini kita potong dalam 5 bagian
dengan panjang masing-masing bagian 2 m. Hal ini untuk mendukung
proses pengujian dan memudahkan dalam transportasinya.
4.5.2 Penentuan Bahan Pipa Keluar
Dalam penelitian kali ini, fungsi pipa keluar digantikan dengan
sebuah gate valve. Hal ini untuk memudahkan dalam menghitung debit
hasil yang keluar. Karena letak pompa yang berada di tempat tinggi,
sangat riskan untuk menggunakan pipa keluar seperti biasanya.

46. 36
Gambar 4.1. Pipa PVC
4.6. Pembuatan Tabung Udara (Air Chamber )
Untuk penelitian ini, tabung udara di buat dalam 3 volume yang berbeda.
Hal itu dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh perubahan volume tabung udara
terhadap unjuk kerja pompa hidram. Variasi volume tabung yang dibuat, yaitu:
1. Tabung Udara 1 (TU1) dengan Vtu1 = 0.0008 m3
2. Tabung Udara 2 (TU2) dengan Vtu2 = 0.0016 m3
3. Tabung Udara 3 (TU3) dengan Vtu3 = 0.0024 m3
TU3
TU2
TU1
Gambar 4.2. Tabung Udara Pompa Hidram

47. 37
TU1 TU2 TU3
Gambar 4.3. Variasi Ukuran Tabung Udara

48. 38
4.7. Skema Penelitian
Rancangan penelitian adalah gambaran mengenai rangkaian alat yang akan
di teliti. Dalam penelitian kali ini, ada 2 (dua) macam rangkaian alat, yaitu
rangkaian pompa hidram dengan menggunakan tabung udara dan rangkaian
pompa hidram tanpa menggunakan tabung udara. Hal ini dilakukan untuk
mengetahui pengaruh adanya tabung udara terhadap perubahan tekanan air yang
diakibatkan oleh water hammer, atau dengan kata lain penelitian ini dilakukan
untuk mengetahui fungsi tabung udara dalam kaitannya dengan perubahan
tekanan air akibat water hammer.
Untuk mengetahui tentang fungsi tabung udara pada pompa hidram dan
ukuran tabung udara yang tepat untuk sebuah pompa hidram, paada rangkaian
pompa hidram menggunakan tabung udara akan digunakan tabung udara dengan 3
variasi volume tabung, seperti yang sudah disebutkan pada sub-bab 4.6.

49. 39
Gambar rangkaian penelitian pompa hidram adalah sebagai berikut:
Gambar 4.4. Skema Penelitian Pompa Hidram Dengan Tabung Udara
Keterangan gambar :
1. Pompa sentrifugal
2. Water Source Tank
3. Pipa Masuk (Drive Pipe)
4. Badan Hidram
5. Tabung udara
6. Katup Limbah
7. Bak penampung air limbah
8. Pipa Penghantar
9. Storage Tank

50. 40
Gambar 4.5. Skema Penelitian Pompa Hidram Tanpa Tabung Udara
Keterangan gambar :
1. Pompa sentrifugal
2. Water Source Tank
3. Pipa Masuk (Drive Pipe)
4. Badan Hidram
5. Katup Limbah
6. Bak penampung air limbah
7. Pipa Penghantar
8. Storage Tank

51. 41
4.8. Variabel Yang Diamati
Adapun variabel yang diamati pada penelitian kali ini adalah:
1. Tekanan pada sisi masuk badan hidram (pdrive)
2. Tekanan pada tabung udara (ptu) atau tekanan pada sisi keluar
pompa setelah T-junction (ptt) untuk penelitian pada skema 2.
3. Tekanan pada pipa penghantar (pd)
4. Debit air yang keluar dari waste valve (Q)
5. Debit air yang keluar dari delivery valve. (q)
4.9. Langkah Penelitian
4.9.1 Persiapan
Pengujian diawali dengan mempersiapkan alat dan bahan yang
dibutuhkan, kemudian dirakit sesuai dengan instalasi yang dibutuhkan
untuk pengujian. Setelah perakitan selesai dilakukan pengecekan
kebocoran pada instalasi.
4.9.2 Simulasi Percobaan
Sebelum melakukan penelitian, dilakukan terlebih dahulu simulasi
penelitian. Simulasi dalam penelitian ini meliputi simulasi performa
pompa hidram, simulasi kesesuaian alat ukur, dan simulasi metode
pengambilan data.
4.9.3 Pelaksanaan Pengujian
Sesuai dengan tujuan penelitian kali ini, yakni untuk mengetahui
fungsi sebuah tabung udara pada pompa hidram, maka variasi yang
digunakan adalah variasi volume tabung udara. Adapun volume tabung
udara yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
• Tabung Udara 1
Volume tabung : 0,0008 m3
Diameter tabung : 2 in.
Tinggi tabung : 39 cm

52. 42
• Tabung Udara 2
Volume tabung : 0,0016 m3
Diameter tabung : 3 in.
Tinggi tabung : 54 cm
• Tabung Udara 3
Volume tabung : 0,0024 m3
Diameter tabung : 3 in.
Tinggi tabung : 74 cm
Sedangkan parameter yang ditetapkan adalah sebagai berikut:
Head masuk : H = 1,75 m
Panjang pipa masuk : L = 10 m
Diameter pipa masuk : D = 3,175 cm
Diameter pipa keluar : d = 1,905 cm
Massa tambahan katup limbah : mw = 20 gram
Parameter yang diukur sebagai berikut:
• Debit limbah (Q)
• Debit hasil (q)
• Tekanan pada pipa masuk (pdrive)
• Tekanan pada tabung udara (ptu)
• Tekanan pada saluran keluar tanpa tabung udara (ptt)
• Tekanan pada pipa keluar (po)
• Jumlah ketukan katup limbah (N)
Parameter yang dihitung:
• Efisiensi pompa hidram (η)

53. 43
Langkah kerjanya adalah sebagai berikut :
1. Menyiapkan hidram dan seluruh instalasinya pada tempat
pengujian
2. Memasang pipa masuk dengan panjang tetap yaitu 10 m.
3. Memasang drum sebagai simulator penampung air sumber.
4. Memasang instalasi pompa air sebagai simulator pemasok
kebutuhan air sumber.
5. Memasang gate valve sebagai pengganti pipa keluar dan
mengatur bukaan gate valve.
6. Mengatur panjang langkah katub limbah (S = 9 mm) dengan
jangka sorong.
7. Memasang tabung udara dengan volume tabung yang sudah
ditentukan.
8. Memastikan semua instalasi telah terpasang dengan baik dan
memastikan tidak ada kebocoran.
9. Menjalankan sistem dan melakukan pengujian yaitu dengan
mencatat tekanan pada pipa masuk (pdrive), tekanan pada
tabung udara (ptu), tekanan tanpa tabung udara (ptt), tekanan
pada pipa keluar (po), debit air limbah (Q), debit hasil (q) dan
jumlah langkah ketukan katub limbah (N). Pengukuran debit
dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch.

54. BAB V
PEMBAHASAN
5.1. Proses Pengambilan Data.
Proses pengambilan data diawali dengan melakukan proses trial
and error instalasi pompa hidram. Proses trial and error dilakukan untuk
mendapatkan konfigurasi optimal untuk parameter – parameter yang di
tetapkan pada pompa hidram tersebut. Selain itu, proses trial and error
juga dilakukan untuk mengetahui kekurangan – kekurangan yang masih
terdapat pada instalasi pompa hidram, sehingga pada saat pengambilan
data, pompa hidram akan berada pada kondisi dan konfigurasi optimal.
Langkah trial yang pertama adalah mencoba katup hantar. Katup
hantar dibuat dengan ban dalam mobil yang dipotong sesuai dengan
bentuk lubang katup. Kemudian dijepit pada plat berlubang dengan mur -
baut, agar karet tidak terlepas (hanya membuka dan menutup saja ketika
ada air yang mengalir). Pada percobaan pertama, air dapat naik sampai
pada ketinggian 1,75 m. Kemudian, saat pipa discharge ditambah menjadi
3 m, air dapat naik sampai ketinggian tersebut dengan pemompaan
manual. Ketika katup limbah bergerak otomatis, air tidak mampu lagi
mencapai ketinggian 3 m.
Setelah dilakukan pengecekan, ternyata penggunaan karet bekas
ban dalam mobil tidak mampu menutup secara rapat. Artinya, sebagian air
yang masuk ke dalam tabung udara dapat kembali lagi masuk ke dalam
badan pompa. Atau dengan kata lain, katup hantar mengalami kebocoran.
Dari beberapa sumber yang penulis dapatkan, penulis mendapatkan
sebuah usul untuk mengganti katup hantar dengan katup hantar buatan
pabrik, atau yang lebih dikenal dengan nama Tussen Klep. Setelah dicoba
44

55. 45
menggunakan Tussen Klep berukuran 2 inch (sesuai dengan ukuran badan
hidram), pompa hidram dapat memompakan air hingga ketinggian 6 m.
Langkah trial yang kedua adalah mencoba konfigurasi yang pas
untuk katup limbah. Percobaan pertama dilakukan pada kondisi katup
limbah dengan panjang langkah 5 mm dan tanpa massa tambahan.
Hasilnya, ternyata katup limbah tidak mampu bergerak secara otomatis,
dan selalu berada pada kondisi tertutup. Atau dengan kata lain, katup
limbah selalu terangkat dan tidak bisa turun. Hal itu di sebabkan karena
berat katup limbah lebih kecil dari energi yang dimiliki air, sehingga tidak
mampu melawan tekanan air.
Trial berikutnya, katup limbah dikondisikan pada posisi panjang
langkah 9 mm dengan massa tambahan sebesar 20 gram. Hasilnya katup
limbah dapat bekerja dengan baik, dengan rata – rata jumlah ketukan
mencapai 65 ketukan per menit. Pompa hidram mampu mengangkat air
hingga setinggi 6 meter, sesuai dengan panjang pipa hantar yang
terpasang. Namun, kondisi ini tidak dapat stabil, artinya pada satu
pengamatan, air dapat mencapai titik tertinggi pipa, namun di waktu yang
lain, dengan kondisi instalasi yang sama, air tidak dapat mencapai
ketinggian itu. Sehingga, dalam setiap pengamatan tidak selalu dapat di
ambil data mengenai debit hasil (q), dimana data itu merupakan data yang
harus diambil untuk menghitung efisiensi pompa hidram.
Untuk mengatasi masalah tersebut, digunakan sebuah gate valve
untuk menggantikan fungsi pipa hantar. Gate valve digunakan pada
kondisi bukaan 0.5 putaran.
5.2. Hasil Pengamatan.
Hasil pengujian ditampilkan dalam bentuk kurva karakteristik.
Pada setiap variasi ukuran tabung udara, akan disajikan kurva hubungan
antara debit limbah (Q) – head output (h), jumlah ketukan (N) – head
output (h), debit hasil (q) – head output (h). Untuk data utama penelitian

56. 46
ini, akan disajikan dalam kurva karakteristik hubungan antara volume
tabung udara (Vtu) – tekanan output (h / Po), volume tabung udara (Vtu) –
efisiensi pompa (η), dan volume tabung udara (Vtu) – jumlah ketukan
katup limbah.
Pengujian I
Pengujian I dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.
• Volume tabung udara : 0 m³
• Panjang langkah katup limbah : 9 mm
• Beban tambahan katup limbah : 20 gram
• Head input (H) : 1.75 m
• Panjang pipa drive : 10 m
• Diameter pipa drive : 1.25 inch
Tabel 5.1. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian I
DEBIT DEBIT JUMLAH Efisiensi
DATA LIMBAH (Q) pdrive ptu po
HASIL (q) KETUKAN (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) Bar Bar Bar (ketukan/menit) %
1 18.18 0.15 0.15 0.65 0.8 68 4.36
2 16.67 0.2 0.15 0.55 0.7 64 5.53
3 15 0.36 0.15 0.4 0.65 62 10.16

57. 47
Pengujian II
Pengujian II dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.
• Volume tabung udara : 0.0008 m³
• Panjang langkah katup limbah : 9 mm
• Beban tambahan katup limbah : 20 gram
• Head input (H) : 1.75 m
• Panjang pipa drive : 10 m
• Diameter pipa drive : 1.25 inch
Tabel 5.2. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian II
DEBIT DEBIT JUMLAH Efisiensi
DATA LIMBAH (Q) pdrive ptu po
HASIL (q) KETUKAN (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) Bar Bar Bar (ketukan/menit) %
1 21.43 2.1 0.15 0.85 1 68 59.50
2 20 2.15 0.15 0.7 0.9 62 58.24
3 19.35 2.2 0.15 0.67 0.85 60 57.85
Pengujian III
Pengujian III dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.
• Volume tabung udara : 0.0016 m³
• Panjang langkah katup limbah : 9 mm
• Beban tambahan katup limbah : 20 gram
• Head input (H) : 1.75 m
• Panjang pipa drive : 10 m
• Diameter pipa drive : 1.25 inch

58. 48
Tabel 5.3. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian III
DEBIT DEBIT JUMLAH Efisiensi
DATA pdrive ptu po
LIMBAH (Q) HASIL (q) KETUKAN (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) Bar Bar Bar (ketukan/menit) %
1 17.65 0.77 0.15 0.8 1.1 66 30.66
2 16.67 1.5 0.15 0.65 0.85 60 46.78
3 15 2 0.15 0.6 0.75 56 58.82
Pengujian IV
Pengujian IV dilakukan dengan kondisi pompa hidram sebagai berikut.
• Volume tabung udara : 0.0024 m³
• Panjang langkah katup limbah : 9 mm
• Beban tambahan katup limbah : 20 gram
• Head input (H) : 1.75 m
• Panjang pipa drive : 10 m
• Diameter pipa drive : 1.25 inch
Tabel 5.4. Tabel Hasil Pengamatan Pengujian IV
DEBIT DEBIT JUMLAH Efisiensi
DATA pdrive ptu po
LIMBAH (Q) HASIL (q) KETUKAN (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) Bar Bar BAR (ketukan/menit) %
1 21.43 0.8 0.15 0.4 0.6 62 14.39
2 20.69 0.938 0.15 0.38 0.58 56 16.77
3 19.36 1.33 0.15 0.33 0.53 44 22.71

59. 49
2.5
2
Debit Hasil (Liter/menit)
1.5
TT
TU1
1 TU2
TU3
0.5
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Head Output (Bar)
Gambar 5.1. Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Debit
Hasil Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara
Sesuai dengan persamaan 5.1, yang menyatakan bahwa :
 v2 p 
 h + D + + hLD  + mV gS + E Losses
E K =m D g   (5.1)
 2g γ 
dengan :
EK = energi kinetik aliran air dalam pipa masuk, Joule
mD = massa air dalam pipa keluar, kg
vD = kecepatan aliran air dalam pipa keluar, m/s
p = tekanan atmosfer, N/m2
γ = berat jenis air, kN/m3
= ρair x g
g = percepatan gravitasi (= 9,81), m/s2
hLD = rugi-rugi head pipa keluar, m

60. 50
mV = massa katub limbah, kg
ELosses = energi yang hilang ke sistem misalnya kembali ke
arah aliran, getaran dan gesekan, Joule
S = panjang langkah katub limbah, m
Kita asumsikan bahwa energi yang dibangkitkan hidram adalah
konstan, dan tekanan statis pada katup penghantar konstan. Dari
persamaan di atas, dapat diketahui bahwa dengan bertambahnya head
output (h), maka head losses akan bertambah pula. Untuk memenuhi
persamaan di atas, yang terjadi adalah kecepatan di titik tertinggi akan
mengalami penurunan sehingga debit yang keluar akan semakin kecil.
Pada posisi tertentu, kecepatan di titik tertinggi akan sama dengan nol,
yang artinya pompa hidram telah mencapai batas maksimum.
25
G
Debit Limbah (Liter/menit)
20
15
TT
TU1
10 TU2
TU3
5
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Gambar 5.2. Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Debit
Limbah Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara

61. 51
Dari gambar 5.2 terlihat semakin besar head output, maka debit air
yang dibuang oleh hidram (debit limbah (Q)) semakin besar. Kenaikan
head output menyebabkan tekanan pada katup penghantar semakin besar.
Jika tekanan pada katup penghantar semakin besar, maka tekanan air
semakin sulit untuk membuka katup penghantar, sehingga air lebih banyak
mengalir menuju katup limbah. Banyaknya air yang mengalir menuju
katup limbah, akan menyebabkan jumlah ketukan katup limbah semakin
banyak sehingga lebih banyak air yang terbuang melalui katup limbah.
80
70
Jumlah Ketukan (Ketukan/menit)
60
50
TT
40
TU1
30 TU2
TU3
20
10
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
Head Output (Bar)
Gambar 5.3. Grafik Hubungan Antara Head Output dengan Jumlah
Ketukan Katup Limbah Pada Berbagai Variasi Ukuran Tabung Udara
Pada gambar 5.3 terlihat jumlah ketukan katub limbah (N) semakin
meningkat dengan bertambahnya head output (h). Kenaikan head output
mengindikasikan bahwa tekanan pada katup penghantar semakin besar.
Akibatnya tekanan air dari badan hidram semakin sulit untuk membuka

62. 52
katup penghantar, sehingga aliran air akan lebih banyak menuju katup
limbah. Meningkatnya aliran air yang menuju katup limbah menyebabkan
jumlah ketukan katup limbah semakin besar pula.
5.3. Pengaruh Variasi Ukuran Tabung Udara Terhadap Unjuk Kerja
Sebuah Pompa Hidram
Pada sub bab ini, akan ditampilkan grafik yang menunjukkan
hubungan antara variasi ukuran tabung udara terhadap head output,
efisiensi dan jumlah ketukan katup limbah pada pompa hidram. Dalam
setiap grafik, akan disajikan 3 data yang berbeda untuk satu variasi ukuran
tabung udara. Data tersebut adalah hasil pengamatan pada kondisi bukaan
katup di pipa output yang berbeda, dimana bukaan 1 adalah ketika katup
terbuka 1/6 putaran, bukaan 2 adalah ketika katup terbuka 3/6 putaran, dan
bukaan 3 adalah ketika katup terbuka 1 putaran penuh.
1.2
1
0.8
Head Output (Bar)
0.6 bukaan 1
bukaan 2
0.4 bukaan 3
0.2
0
0 0.0008 0.0016 0.0024
G Volume Tabung Udara (m³)
Gambar 5.4. Grafik Hubungan Antara Volume Tabung Udara dengan
Head Output Pompa Hidram

63. 53
Penggunaan tabung udara dapat memperbesar head output pompa
hidram. Hal itu cukup beralasan, karena dengan penggunaan tabung udara,
air bertekanan hasil proses water hammer lebih dulu diakumulasi di dalam
tabung udara sebelum dialirkan menuju delivery pipe. Selain itu, dari hasil
pengamatan, fluktuasi head output pompa juga lebih kecil dengan
penggunaan tabung udara.
Akan tetapi, tidak selamanya volume tabung udara berbanding lurus
dengan head output. Seperti yang terlihat dari grafik di atas, ketika volume
tabung udara melebihi nilai tertentu, dalam grafik di atas melebihi nilai
0.0016 m3 untuk kondisi bukaan gate valve 1 dan 2, dan melebihi nilai
0.0008 m3 untuk kondisi bukaan gate valve 3, penambahan volume tabung
justru akan memperkecil head output. Hal itu di sebabkan karena pada
tabung udara yang terlalu besar, akan terdapat rongga udara yang justru
akan menurunkan tekanan dalam tabung. Oleh karena itu, dapat dikatakan
bahwa volume tabung udara yang optimum adalah ketika tabung udara
dapat mengakumulasi air bertekanan sampai titik maksimum, tanpa
terbentuk rongga udara di dalam tabung tersebut.
70.00
60.00
50.00
Efisiensi (%)
40.00
bukaan 1
30.00 bukaan 2
bukaan 3
20.00
10.00
0.00
G
0 0.0008 0.0016 0.0024
G Volume Tabung Udara (m³)
Gambar 5 .5. Grafik Hubungan Antara
Volume Tabung Udara dengan Efisiensi Pompa Hidram

64. 54
Dari grafik di atas dapat terlihat bahwa penggunaa tabung udara
memiliki pengaruh yang sangat signifikan terhadap efisiensi. Pada pompa
hidram dengan tabung udara, air bertekanan akan lebih banyak yang dapat
terpompa ke atas, karena delivery flow rate yang lebih tinggi akibat ada
proses pengumpulan air terlebih dahulu di dalam tabung udara.
Penambahan volume tabung udara, hingga melewati titik optimum
yang diijinkan (dalam grafik berada di sekitar 0.0014 m3) justru akan
menurunkan efisiensi pompa hidram. Karena dengan meningkatnya
volume tabung udara, akan memperkecil head output pompa hidram, yang
diikuti naiknya nilai debit hasil. Akan tetapi, jika sudah melewati nilai
maksimumnya, peningkatan debit hasil yang terjadi tidak akan lebih
signifikan dari pada penurunan head output yang terjadi, sehingga efisiensi
pompa akan berkurang.
80
70
Jumlah Ketukan (Ketukan/menit)
60
50
40 bukaan 1
bukaan 2
30
bukaan 3
20
10
0
0 0.0008 0.0016 0.0024
Volume Tabung Udara (m³)
G
Gambar 5.6. Grafik Hubungan Antara
Volume Tabung Udara dengan Jumlah Ketukan Katup Limbah

65. 55
Penggunaan tabung udara ternyata juga berpengaruh terhadap jumlah
ketukan katup limbah pompa hidram. Dimana setiap bertambahnya
volume tabung udara, jumlah ketukan katup limbah semakin sedikit. Hal
itu terjadi karena dengan bertambahnya volume tabung udara, pada saat
awal siklus pompa, tekanan di balik katup penghantar semakin kecil,
sehingga sebagian air yang mengalir ke dalam badan pompa dapat
mendorong katup limbah dan masuk ke dalam tabung udara. Oleh karena
itu, air yang mengalir menuju katup limbah lebih sedikit, sehingga
menyebabkan berkurangnya jumlah ketukan katup limbah.
Berkurangnya jumlah ketukan katup limbah juga mengindikasikan
aliran air pada delivery pipe lebih halus. Atau dengan kata lain
penambahan volume tabung udara juga berfungsi untuk mengurangi
denyutan aliran.

66. BAB VI
PENUTUP
6.1. Kesimpulan
Berdasarkan pengamatan dan pembahasan yang telah dilakukan,
didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Penggunaan tabung udara dapat memperbesar head output pompa
hidram, dimana tabung udara dengan volume 0.0008 m3 mampu
menghasilkan head output sebesar 1 Bar pada kondisi bukaan katup di
pipa output 1/6 putaran. Selain itu, penggunaan tabung udara juga
mampu memperbesar efisiensi pompa hidram, dengan menggunakan
tabung udara 1 dan pada bukaan katup pipa output 1/6 putaran,
pompa hidram mampu bekerja dengan efisiensi mencapai 59.50 %.
Sedangkan untuk jumlah ketukan katup limbah, penggunaan tabung
udara berbanding terbalik dengan jumlah ketukan katup limbah,
dimana jumlah ketukan paling kecil diperoleh pada ukuran tabung
terbesar (0.0024 m3), yakni 62 ketukan/menit pada posisi bukaan
katup di pipa output 1/6 putaran.
2. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, tabung udara pada pompa
hidram berfungsi untuk meningkatkan tekanan output pompa hidram
dan mengurangi denyutan aliran pada delivery pipe.
6.2. Saran
56

67. 57
1. Penelitian dan pengembangan pompa hidram untuk masa – masa yang
akan datang sangat diperlukan, mengingat masih banyak faktor –
faktor yang dapat meningkatkan performa sebuah pompa hidram
untuk diteliti, misalnya, penggunaan expander pada katup limbah
untuk meningkatkan kecepatan air saat melewati katup limbah, atau
penggunaan nozzle pada katup penghantar, yang dapat digunakan
untuk mendapatkan performa hidram yang lebih baik.
2. Dalam pengujian kali ini, ditemukan beberapa kendala diantaranya
ketersediaan alat pendukung penelitian, misalnya pressure gauge
untuk tekanan rendah, yang di masa mendatang perlu untuk
diusahakan, untuk mendapatkan data yang lebih akurat.
3. Perlu adanya kesinambungan penelitian pompa hidram ini, agar
teknologi hidram tidak berhenti, dan untuk membantu
menyebarluaskan teknologi hidram ke daerah – daerah yang
memungkinkan menjadi tempat instalasi hidram.

68. DAFTAR PUSTAKA
Banga, T.R. and Makker, B.P., 1983, Hydraulics, Fluid Mechanics and Hydraulic
Machines, Khanna Publishers, Nai Sarak Delhi.
David, J.P. and Edward, H.W., 1985, Schaum's Outline of Theory and Problems of Fluid
Mechanics and Hydraulics, SI (Metric) Edition, McGraw-Hill Book Company,
Singapore.
Hanafie, J., de Longh, H., 1979, Teknologi Pompa Hidraulik Ram, Pusat Teknologi
Pembangunan Institut Teknologi Bandung, Bandung.
International Development Research Centre, 1986, Manuscript Report Proceedings of a
Workshop on Hydraulic Ram Pump (Hydram) Technology, Canada.
Karassik, I., 1975, Pump handbook, McGraw Hill, USA.
Kinsky, R., 1982, Applied Fluid Mechanic, Mc Graw-Hill, Sidney.
Mohammed, S.N., 2007, Design and Construction of A Hydraulic Ram Pump, Department of
Mechanical Engineering, Federal University of Technology, Minna, Nigeria.
Lal, J., 1956, Hydraulic Machines, 6th ed., Metropolitan Book Co. Private Ltd, New Delhi
Suarda, M., Wirawan, IKG.,2008, Kajian eksperimental pengaruh tabung udara pada head
tekanan pompa hidram, Jurnal Ilmiah Teknik Mesin CAKRAM, Vol. 2, No.1., Jurusan
Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran Bali.
San, G.S, Santoso, G., 2002, Studi Karakteristik Volume Tabung Udara dan Beban Katup
Limbah Terhadap Efisiensi Pompa Hydraulic Ram, Jurnal Teknik Mesin, Vol. 4, No.2,
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Kristen Petra.
Taye, T., 1998, Hydraulic Ram Pump, Journal of the ESME, Vol II, No. 1
Tessema, A.A., 2000, Hydraulic Ram Pump System Design and Application, ESME 5th Annual
Conference on Manufacturing and Process Industry, September 2000.
Widarto, L., Sudarto, FX., 1997, Membuat Pompa Hidram, edisi 8, Kanisius, Yogyakarta.
58

69. LAMPIRAN

70. Lampiran 1 : Perhitungan Dimensi Tabung Udara
1. Tabung Udara 1
Vtu1 = 0.25 x 3.14 x (0.05082) x 0.4
= 0.0008 m3
2. Tabung Udara 2
Vtu2 = volume bagian bawah +
volume bagian konis +
volume bagian atas
= 0.25 x 3.14 x (0.05082) x 0.3 +
0.25 x 3.14 x (0.07622-0.05082) x 0.04 +
0.25 x 3.14 x (0.07622) x 0.2
= 0.0016 m3
59

71. 60
3. Tabung Udara 3
Vtu3 = volume bagian bawah +
volume bagian konis +
volume bagian atas
= 0.25 x 3.14 x (0.05082) x 0.35
0.25 x 3.14 x (0.07622-0.05082) x 0.04 +
0.25 x 3.14 x (0.07622) x 0.35
= 0.0024 m3
60

72. Lampiran 2 : LEMBAR PENGAMATAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM
Profil Pengujian
Volume Tabung Udara : 0 m3 Head masuk (H) : 1.75 m
Panjang Langkah Katup Limbah : 9 mm
Massa Tambahan Katup Limbah : 20 gram
DEBIT LIMBAH DEBIT HASIL JUMLAH KETUKAN Efisiensi
DATA Pdrive Ptu Po
(Q) (q) (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) BAR BAR BAR (ketukan/menit) %
1 15 0.36 0.15 0.4 0.65 62 10.16
2 16.67 0.2 0.15 0.55 0.7 64 5.53
3 18.18 0.15 0.15 0.65 0.8 68 4.36
61

73. Lampiran 3 : LEMBAR PENGAMATAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM
Profil Pengujian
Volume Tabung Udara : 0.0008 m3 Head masuk (H) : 1.75 m
Panjang Langkah Katup Limbah : 9 mm
Massa Tambahan Katup Limbah : 20 gram
DEBIT LIMBAH DEBIT HASIL JUMLAH KETUKAN Efisiensi
DATA Pdrive Ptu Po
(Q) (q) (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) BAR BAR BAR (ketukan/menit) %
1 21.43 2.1 0.15 0.85 1 68 59.50
2 20 2.15 0.15 0.7 0.9 62 58.24
3 19.35 2.2 0.15 0.67 0.85 60 57.85
62

74. Lampiran 4 : LEMBAR PENGAMATAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM
Profil Pengujian
Volume Tabung Udara : 0.0016 m3 Head masuk (H) : 1.75 m
Panjang Langkah Katup Limbah : 9 mm
Massa Tambahan Katup Limbah : 20 gram
DEBIT LIMBAH DEBIT HASIL JUMLAH KETUKAN Efisiensi
DATA Pdrive Ptu Po
(Q) (q) (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) BAR BAR BAR (ketukan/menit) %
1 17.65 0.77 0.15 0.8 1.1 66 30.66
2 16.67 1.5 0.15 0.65 0.85 60 46.78
3 15 2 0.15 0.6 0.75 56 58.82
63

75. Lampiran 5 : LEMBAR PENGAMATAN PENGUJIAN POMPA HIDRAM
Profil Pengujian
Volume Tabung Udara : 0.0024 m3 Head masuk (H) : 1.75 m
Panjang Langkah Katup Limbah : 9 mm
Massa Tambahan Katup Limbah : 20 gram
DEBIT LIMBAH DEBIT HASIL JUMLAH KETUKAN Efisiensi
DATA Pdrive Ptu Po
(Q) (q) (N) (η)
KE-
(L/menit) (L/menit) BAR BAR BAR (ketukan/menit) %
1 21.43 0.8 0.15 0.4 0.6 62 14.39
2 20.69 0.938 0.15 0.38 0.58 56 16.77
3 19.36 1.33 0.15 0.33 0.53 44 22.71
64